Penn State отредактировал TcNPR3 у какао: поражения от фитофторы меньше на 42% в лаборатории

Исследователи Penn State под руководством Марка Гильтинана и Сиелы Максимовой с помощью CRISPR-Cas9 отредактировали ген TcNPR3 у какао (Theobroma cacao L.), чтобы снизить восприимчивость к Phytophthora, возбудителям чёрной гнили плодов. Результаты опубликованы в Plant Biotechnology Journal doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗. У геномно-отредактированных растений размер поражений после заражения Phytophthora был на 42% меньше, а фенотипически они были сопоставимы с контрольными растениями дикого типа doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗. Полевые испытания идут doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗.

Редактирование TcNPR3 и удаление трансгена

TcNPR3 — известный отрицательный регулятор защитных реакций растения. Авторы получили трансгенные линии T0 с мутациями, предположительно нарушающими его функцию. В тестах на листьях in vitro эти линии были менее восприимчивы к заражению Phytophthora doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗. Растения T0 вырастили до зрелости и скрестили с нетрансгенным какао, чтобы устранить последовательности T-DNA, связанные с трансгеном CRISPR-Cas9 doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗.

Полногеномное секвенирование родителей T0 и 22 потомков выявило по одному сайту вставки T-DNA в каждой линии T0. Семь потомков сохранили отредактированные аллели npr3, но не имели вставок T-DNA doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗. По словам Гильтинана, в одном из случаев изменились лишь два основания из примерно 450 миллионов в геноме растения. Исследователи заявляют, что по регуляторным подходам США и ЕС такое какао больше не считается ГМО.

Экспрессия генов и полевые испытания

Анализ транскриптома мутантных линий показал повышенную экспрессию генов, связанных с образованием активных форм кислорода, защитных транскрипционных факторов и белков, связанных с патогенезом doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗. Экспрессия ряда генов, напротив, снизилась. Это позволяет предположить, что TcNPR3 может выступать и репрессором, и активатором в регуляции базового состояния транскрипции doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗.

По оценкам, чёрная гниль плодов снижает урожайность какао примерно на 30% в мире. Лабораторные результаты пока не показывают, сохранится ли защита в условиях коммерческого выращивания. Полевую оценку проводят совместно с Министерством сельского хозяйства США на Гавайях и в Пуэрто-Рико; она призвана определить долгосрочные агрономические характеристики в естественных условиях doi.orgPlant Biotechnology Journaldoi.orgОткрыть источник ↗.

Penn State передал коммерческие права на растения с этой мутацией компании AgroNetica, занимающейся биотехнологиями какао. Компания планирует продолжить испытания и расширить производство.